JP4379598B2

JP4379598B2 - 防水型視覚センサ

Info

Publication number: JP4379598B2
Application number: JP2004193791A
Authority: JP
Inventors: 篤種野; 肇竹川
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006019894A

Description

この発明は、撮影用窓に透明窓板がはめ込まれた防水型ケース内に、パワー素子や電源部等の発熱体を収容してなる防水型視覚センサに関する。

カメラとして機能するセンサヘッド部と、センサヘッド部から得られる画像に基づいて各種の外観検査を行うアンプ部とを備えたアンプ分離型の視覚センサは従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の視覚センサは、工業製品や各種食品の外観検査等に広く応用されている。中でも、ヨーロッパの食品業界においては、視覚センサを多用して食品の外観検査を行っており、業種の性質から、１日の作業が終了するたびに、視覚センサを含む食品搬送ラインの設備を、放水により洗浄して、清潔に保つことが通常行われている。

そのため、この種の食品製造ラインに使用される視覚センサにあっては、撮影用窓に透明窓板がはめ込まれた防水ケース内に、パワー素子や電源部等の発熱体を収容してなる防水型センサヘッド部が適用される。

ところで、この種の防水型視覚センサにあっては、防水構造が適用されているとはいえ、その内部に収容されたパワー素子や電源部等の発熱体に起因して、内部の空気は膨張収縮を繰り返し、いわゆる呼吸作用を行うことから、いかに防水構造を適切に行ったとしても、ケーブルやケースの継ぎ目等から湿気（水分子）の浸入を防ぐことはできない。そのため、低温環境下におかれた防水型視覚センサにあっては、ケース内の温められた空気に溶け込んだ水蒸気が、撮影用窓にはめ込まれた透明窓板と接することによって急激に冷やされ、透明窓板の内面に水滴となって付着して、いわゆる結露により透明窓板に曇りを生ずるという問題点が指摘されている。

ところで、結露が生じがちな防水カメラにおいて、光学的に結露を防止するための手段としては、第１の透明部材と第２の透明部材との間に密閉された空間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、別の方法としては、カメラケース内にシリカゲル等の吸湿剤を収容するものも知られている。
特開２００２−２７７９４５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の構造にあっては、なおも完全密閉構造を維持することは必ずしも容易ではなく、そのため十分なる解決策を提供するには至っていない。

また、シリカゲル等の吸湿剤を収容するものにあっても、吸湿剤の能力には限りがあるため、いずれは吸湿性能を失ってしまい、頻繁な交換が必要となるといった問題点が指摘されている。

この発明は、従来の結露防止対策における上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、シリカゲル等の吸湿剤に頼ったり、高度の気密性を要求することなく、撮影用窓にはめ込まれた透明窓板の結露を確実に防止できる機能を備えた防水型視覚センサを提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

この発明の防水型視覚センサは、撮影用窓に透明窓板がはめ込まれた防水型ケース内に、パワー素子や電源部等の発熱体を収容してなるものである。ここで、防水型ケースはカメラとして機能するものでもあるから、撮影用の光学系や２次元撮像素子等の撮影用光学部品が収容されていることは勿論である。

加えて、透明窓板と発熱体との間にあって、透明窓板に近接した位置のケース適所には、ケース内外を連通する適宜個数の細孔が開けられており、かつそれら細孔は液体の水分子の通過を阻止する一方、水蒸気の通過は許容する機能を有する通気性フィルムにて塞がれている。

このような構成によれば、防水型ケースの内外、特に透明窓板付近には、液体の水分子の通過は阻止する一方、水蒸気の通過は許容する機能を有する通気性フィルムを介して、通気性が確保されることとなるため、透明窓板を挟んでその内外の温度差が解消され、これにより透明窓板内面の結露が防止される。

このように、本発明にあっては、防水型ケース内外の気密性を上げるのではなく、通気性は確保しつつも、液体の水分子の浸入は阻止することによって、ケース内外の温度差、特に透明窓板を挟んでその内外の温度差をできるだけなくして、透明窓板内面への結露を防止するものである。このとき、空気の流通を許容する細孔がもしもパワー素子や電源部等の発熱体の近くのケースに開けられていれば、流入した外気も直ちに温められてしまうため、透明窓板付近の内部温度を十分に低下させることができないが、この発明ではできるだけ透明窓板に近い部分のケースに細孔を開けて、流入した空気により透明窓板の内面付近の空気が冷やされるように配慮したため、一層有効に結露を防止できることになる。

好ましい実施の形態においては、防水型ケースが、アンプ分離型視覚センサのセンサヘッド部のケースとしてもよい。このような構成によれば、センサヘッド部のケースを光軸方向へ細長い断面筒状とすることによって、透明窓板とパワー素子や電源部等の発熱体との距離を離すことが容易となり、細孔から流入した空気が発熱体で温められる割合を軽減し、透明窓板内面をより有効に冷却して、透明窓板内面への結露を効果的に防止することができる。

好ましい実施の形態においては、適宜個数の細孔は、透明窓板に近接したケース側面に開けられていてもよい。このような構成によれば、特にケースの断面形状を透明窓板とほぼ同形としたような場合にも、空気流通のための細孔を容易に確保することができる。

好ましい実施の形態においては、通気性フィルムが細孔を覆うようにしてケースの内面に貼付されるようにしてもよい。このような構成によれば、通気性フィルムの素材はケースの内面に収容され外からは見えないため、外観を損ねることがない。

好ましい実施の形態においては、通気性フィルムが、細孔を覆うようにしてケースの外面に貼付されていてもよい。このような構成によれば、放水洗浄などを受けた際にも、外部からの水圧に強いという利点がある。

好ましい実施の形態においては、通気性フィルムが、ポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質膜であってもよい。ここで、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂多孔質膜は、１ｃｍ²当たり数億個以上の微細孔をもち、防水・防塵性と通気性を同時に発揮すると共に、撥水性、耐熱性、耐薬品性、耐候性、電気的特性等の優れた特徴を有する。そのため、気体透過性、水蒸気透過性、防水性の機能を十分に発揮させることができる。

本発明によれば、透明窓板と発熱体との間にあって、透明窓板に近接した位置のケース適所に、ケース内外を連通する適宜個数の細孔を開けると共に、それら細孔には水分子の通過を阻止する一方、水蒸気の通過は許容する機能を有する通気性フィルムにて塞いだものであるから、低温環境下に当該防水型視覚センサが配置された場合にも、透明窓板の内側付近においては内外における気体の流通が確保され、これにより透明窓板を挟む両側の内外温度差が解消されて、透明窓板内面に対する結露が確実に防止される。

以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面に従って詳細に説明する。

本発明が適用された視覚センサ全体の外観斜視図が図１に示されている。同図に示されるように、この視覚センサの全体は、アンプ部１とセンサヘッド部２とを備えている。アンプ部１は矩形状のケース１１を有する。ケース１１の表面（正面）には、液晶デバイスで構成された画像表示器１２と操作部カバー１３とが設けられている。操作部カバー１３はヒンジ結合されて開閉自在とされ、これが開かれると、その内部には各種の操作キーが現れる。ケース１１の背面（裏面）にはＤＩＮレール取付溝１４が、また上面にはレセプタクル１５が、さらに下面には電気コード１６が引き出されている。ケース１１の両側面には連接コネクタカバー１７が設けられている。この連接コネクタカバー１７はスライド自在に開閉し、これが開かれると内部にはアンプ部１を互いに隣接して連装するための連接コネクタが現れる。

センサヘッド部２は防水型の密閉状ケース２１を有する。このケース２１は光軸方向へ細長い断面正方形状を有する。ケース２１は本体部ケース２１ａと先端部ケース２１ｂとを有する。本体部ケース２１ａ内には、電子回路基板が装着されており、この基板上には図示しないが、ＣＣＤ等の２次元撮像素子の他に、電源や通信用のパワートランジスタ等の発熱体も搭載されている。一方、先端部ケース２１ｂはその前面の撮影用窓２２を透明窓板２２ａで塞がれており、この先端部ケース２２内には、撮影用レンズ等の光学系を収容する鏡胴先端部Ｍと、その周囲を取りまくようにして、照明用の８個の発光ダイオードＤ１〜Ｄ８が収容されている。

尚、図においては、撮影用窓２２にはめ込まれた透明窓板２２ａは取り外されている。すなわち、ケース２１の前面側には撮影用窓２２が、また後面からは電気コード２３が引き出されており、この電気コード２３の先端部コネクタはアンプ部１のレセプタクル１５と結合し、これにより電気コード２３を介してアンプ部１とセンサヘッド部２との間におけるデータ伝送が可能となる。

次に、本発明の要部である結露防止構造について説明する。図３に示されるように、先端部ケース２１ａの内周面３１を構成する４つの面の１つには、凹陥部３２が設けられる。この凹陥部３２内には、図４に拡大して示すように、５個の細孔３７ａ〜３７ｅが開けられている。図では、中心に細孔３７ａが、これを取りまくようにして９０°間隔で４個の細孔３７ｂ〜３７ｅが開けられている。細孔の径は１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定されている。凹陥部３２は、内周面３１を僅かにへこませたものであって、その形状は前方後円状とされている。この凹陥部３２には、図３に示されるように、通気性フィルム３３が、細孔３７ａ〜３７ｅを塞ぐようにして貼り付けられる。通気性フィルム３３としては、この例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂多孔質膜が採用されている。このＰＴＦＥ樹脂多孔質膜は、１ｃｍ²当たり数億個以上の微細孔をもち、防水・防塵性と通気性を同時に発揮する。さらに、このＰＴＦＥ樹脂多孔質膜は、撥水性、耐熱性、耐薬品性、耐候性、電気特性等の優れた特徴を有し、気体透過性、水蒸気透過性、防水性を発揮するには非常に好適なものである。具体的には、例えばＮＩＴＴＯＤＥＮＫＯ社製のミクロテックス（登録商標）を採用することができる。

通気性フィルムの別の貼付態様の一例が図５及び図６に示されている。この例にあっては、先端部ケース２１ａの外周面３４に円形の凹陥部３５が設けられ、この凹陥部３５内に図６に示されるように、先ほどと同様な５個の細孔３８ａ〜３８ｅが開けられている。そして、この凹陥部３５内の各細孔３８ａから３８ｅを塞ぐようにして、その上に通気性フィルム３６が貼付される。

図３及び図４に示される通気性フィルム３３を内周面３１に貼付する方法にあっては、通気性フィルム３３はケース２１ａの内部に隠れた外からは見えないため、外観を損ねることがない利点がある。これに対して、図５及び図６に示されるケース２１ａの外周面３４に通気性フィルム３６を貼付するものにあっては、若干の外観は損ねるものの、食品製造ラインにおいて放水洗浄を受けた場合にも、それらの水圧は通気性フィルム３６をケース外周面３４に押し付ける方向に作用するため、通気性フィルム３６が剥がれにくいという利点がある。特に、図６に示される例にあっては、凹陥部３５は円形とされ、通気性フィルム３６はしっかりとその内部にはめ込まれるため、一層放水洗浄によっても剥がれにくいという利点がある。

本発明は以上の構成であるから、図７に示されるように、通気性フィルム３３，３６は、透明窓板２２ａと発熱体Ｈとの間にあって、透明窓板２２ａに近接する位置に配置されているため、これを流入空気Ａ１及び流出空気Ａ２は自由に通過することによって、透明窓板２２ａ内面の気体の温度は徐々に低下して、いずれは内外温度差が解消されて、透明窓板２２ａの内面に水滴Ｗ１，Ｗ２が付着して、いわゆる結露が生ずることを未然に防止することができる。尚、図７では透明窓板２２ａの内面に水滴Ｗ１，Ｗ２が結露しているように見えるが、このような結露がないのが本発明の作用効果である。

本発明は、以上のような構成並びに作用効果を有するものであるから、特に１日の作業終了と共に、放水洗浄される、ヨーロッパの食品業界の慣行下にあっても、十分な防水性を維持しつつ、しかも透明窓板の結露を防止できるから、透明窓板の結露や曇りを理由とする撮影画像の不鮮明さにより、計測誤差や計測不能に至るといった問題点が解消され、常に鮮明な画像を取得できることから、この種の視覚センサの耐久性乃至信頼性を著しく向上させることができる。

本発明が適用された視覚センサ全体の外観斜視図である。センサヘッド部の斜め前方から見た斜視図である。通気性フィルムの貼付態様の説明図（その１）である。凹陥部内の細孔の拡大図（その１）である。通気性フィルムの貼付態様の説明図（その２）である。凹陥部内の細孔の拡大図（その２）である。本発明の作用説明図である。

符号の説明

１アンプ部
２センサヘッド部
１１ケース
１２画像表示器
１３操作部カバー
１４ＤＩＮレール取付溝
１５レセプタクル
１６電気コード
１７連接コネクタカバー
２１ケース
２１ａ本体部ケース
２１ｂ先端部ケース
２２撮影用窓
２２ａ透明窓板
２３電気コード
３１内周面
３２凹陥部
３３通気性フィルム
３４外周面
３５凹陥部
３６通気性フィルム
３７ａ〜３７ｅ細孔
３８ａ〜３８ｅ細孔
Ａ１流入空気
Ａ２流出空気
Ｄ１〜Ｄ８発光ダイオード
Ｈ発熱体
Ｍ鏡胴先端
Ｗ１，Ｗ２水滴

Claims

撮影用窓に透明窓板が嵌め込まれた防水型ケース内に、パワー素子や電源部等の発熱体を収容してなり、
透明窓板と発熱体との間にあって、透明窓板に近接した位置のケース適所にはケース内外を連通する適宜個数の細孔が明けられており、かつそれら細孔は液体の水分子の通過を阻止する一方、水蒸気の通過は許容する機能を有する通気性フィルムにて塞がれており、
防水型ケースの外周面には複数個の細孔を有する凹陥部が設けられ、前記通気性フィルムは前記複数個の細孔を覆うように凹陥部に貼付されている、ことを特徴とする防水型視覚センサ。
撮影用窓に透明窓板が嵌め込まれた防水型ケース内に、パワー素子や電源部等の発熱体を収容してなり、
透明窓板と発熱体との間にあって、透明窓板に近接した位置のケース適所にはケース内外を連通する適宜個数の細孔が明けられており、かつそれら細孔は液体の水分子の通過を阻止する一方、水蒸気の通過は許容する機能を有する通気性フィルムにて塞がれており、
防水型ケースの内周面には複数個の細孔を有する凹陥部が設けられ、前記通気性フィルムは前記複数個の細孔を覆うように凹陥部に貼付されている、ことを特徴とする防水型視覚センサ。